余震监测仪校准

1.目的

本规范规定了余震监测仪的校准流程与技术要求，确保其地面运动参数（加速度、速度、位移）测量的准确性、动态范围及系统稳定性，满足地震监测、工程结构抗震性能评估及余震序列跟踪的数据质量要求。

2.校准环境要求

温度：20℃±2℃。

相对湿度：30%~70%RH，无凝露。

振动环境：地面振动噪声水平≤1×10⁻⁶m/s²/√Hz（1Hz~100Hz频段）。

电磁环境：无强电磁干扰源（如大功率电机、变压器），地磁场变化≤50nT/h。

供电：直流稳压电源，电压波动≤±1%，纹波系数≤0.5%。

3.校准前准备

检查设备外观，确保拾震器外壳无变形、传感器引线无破损、接插件连接牢固。

开机预热≥60min，使放大器、模数转换器等电子部件达到热平衡。

准备校准器具：

振动校准台（频率范围0.1Hz~200Hz，加速度失真度≤0.5%）；

标准加速度计（灵敏度不确定度≤0.5%，频率响应平坦度±0.2dB）；

动态信号分析仪（频率分辨率≤0.01Hz，幅值精度±0.1dB）；

高精度数字万用表（直流电压精度±0.01%）；

温度控制箱（控温精度±0.5℃）。

4.校准项目及方法

4.1灵敏度校准

将标准加速度计与被校余震监测仪刚性固定在振动校准台台面中心。输入频率1Hz、加速度幅值0.1g的正弦振动信号，连续采集10组数据，按公式计算灵敏度偏差：

γ=S标S测−S标×100%

式中：S测为被校仪器实测灵敏度（V/g），S标为标准加速度计标定灵敏度。

要求灵敏度偏差≤±2%。若超差，通过设备前置放大器增益调节或软件补偿修正。

4.2频率响应校准

在0.1Hz~100Hz有效频段内，按1/3倍频程选取16个特征频率点。每个频率点输入加速度幅值0.1g的正弦信号，记录被校仪器输出幅值。频率响应波动按公式计算：

ΔR(f)=20log10(A标(f)A测(f))(dB)

要求在0.5Hz~50Hz频段内，幅值波动≤±0.5dB；0.1Hz~0.5Hz及50Hz~100Hz频段内，幅值波动≤±1.0dB。

4.3动态范围校准

下限校准：输入频率1Hz、加速度幅值1×10⁻⁵g的信号，信噪比应≥20dB（信噪比计算公式同音频设备校准）。

上限校准：输入频率1Hz、加速度幅值2g的信号，总谐波失真度（THD）应≤1%。

动态范围定义为上限与下限加速度幅值之比的对数值：

DR=20log10(aminamax)(dB)

要求动态范围≥120dB。

4.4幅值线性度校准

在1Hz固定频率下，输入加速度幅值从1×10⁻⁴g至1g（共10个量级点），每个点测量3次取平均值。线性度误差按公式计算：

εL=amaxmax∣a测−a理∣×100%

式中：a测为实测加速度幅值，a理为理论输入幅值，amax为最大输入幅值。

要求幅值线性度误差≤±0.5%。

4.5相位响应校准

在0.5Hz~50Hz频段内选取8个频率点，测量被校仪器输出信号与标准加速度计参考信号的相位差Δϕ(f)。要求相位差随频率变化的非线性偏差≤±3°，且在1Hz~20Hz范围内相位滞后不超过10°。

4.6横向灵敏度比校准

将传感器绕垂直轴旋转90°，输入频率1Hz、加速度幅值0.1g的垂直振动信号。横向灵敏度比为横向输出幅值与轴向输出幅值之比，要求≤3%。

4.7温度漂移校准

将传感器置于温度控制箱中，在-10℃~+50℃工作温度范围内，每变化10℃稳定30min后，测量1Hz频率下的灵敏度。温度漂移系数按公式计算：

αT=(T2−T1)⋅S20℃ST2−ST1×100%/℃

要求温度漂移系数≤±0.05%/℃。

4.8系统噪声与底噪校准

断开传感器与放大器连接，测量放大器输入端短路时的本底噪声电压Vn，换算为等效输入加速度噪声。要求等效输入噪声≤1×10⁻⁶g/√Hz（1Hz处）。

5.校准结果处理

所有数据记录于《余震监测仪校准记录表》，包含设备编号、传感器类型、校准日期、环境条件及各项目实测值。

校准证书需注明灵敏度、频率响应范围、动态范围等关键参数及扩展不确定度（k=2）。

不合格项需明确偏差特征，传感器老化或电子元件失效导致的超差需返厂维修后重新校准。

6.校准周期

固定台站设备：每24个月校准一次。

流动观测设备：每次野外作业前后均需校准，若运输过程中经历剧烈振动，应立即校准。

极端环境（如高温、高湿、强腐蚀）使用后，校准周期缩短至6个月。

7.引用标准

GB/T18207.1-2008《防震减灾术语第1部分：基本术语》

JJG233-2008《压电加速度计检定规程》

DB/T11-2007《地震计检定规程》

GB/T18208.3-2011《地震现场工作第3部分：调查规范》